CN102802828B - 轧制方法和相关的用于空心体的连续约束型的纵向多支架轧机 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于轧制空心体的连续约束型的纵向多支架轧机，所述轧机包括主轧机(2)和拔出轧机(4)，该拔出轧机(4)与主轧机成直线且在主轧机的下游、在离主轧机一段距离处，该距离大于空心体和心轴的最大长度，且其中心轴在所述主轧机和所述拔出轧机之间的间距中在主轧机的出口处被拔出，且被侧向地卸载。

Description

轧制方法和相关的用于空心体的连续约束型的纵向多支架轧机

描述

发明的应用领域

本发明涉及用于空心体的与内部器械一起操作的纵向轧机领域，且更确切地涉及轧制方法和相关的用于空心体的在心轴上操作的纵向多支架轧机。

技术现状

根据纵向多支架轧机的尤其是与控制空心体(管)内的心轴的速度和位置有关的形态，将已知类型的纵向多支架轧机分成以下类型。

-浮动心轴轧机。

在所谓的具有浮动(自由)心轴的连续式轧机中，根据产生的摩擦力，心轴可在管内自由移动，且因此当支架顺序地接合时，心轴自然地加速。从管中拉出心轴发生在轧制线外。获得了非常短的循环时间并因此获得了高的生产能力，例如每分钟4-5件。

相比之下，这种类型的轧机经受多种缺点。

心轴加速导致了管的压缩状态，对管的规格质量和缺陷有损害，这是因为由轧制辊界定的管路在第一支架中被塞满(clog)(已知的“过度填充”状态)且在最后的支架上被阻塞(choke)(已知的“未充满”状态)。

存在轧制稳定性和过大公差的问题：管冷却在长度上是不均匀的：无心轴的前部部分更长时间地保持为热的，而仍插入有心轴的后部部分通过心轴本身而被部分地冷却，因此在所需要的用于校准或减小管直径的最后轧制之前，通常在下游需要化石炉(fossil furnace)来使得管的温度均匀。从管中拔出心轴通常发生在轧制线外。

-半约束心轴(semi-restrained spindle)轧机。

其是具有浮动心轴的轧机的改进：当轧制时，心轴被约束在技术上有利的速度下，而一旦管的尾部已离开最后的支架，在轧制结束时，心轴便通过约束系统而被释放，且保持在管本身内。从管中拉出心轴发生在轧制线外。

获得了短的循环时间并因此获得了高的生产能力，例如每分钟3-4件。

相比之下，在管温度不均匀方面，存在与前述情况相同的问题。

-约束心轴轧机。

其特征在于齿条与小齿轮约束(rack and pinion restraining)系统。在轧制结束时，当管的尾部离开最后的支架时，管在下游接合至在管的外直径上操作的拔出型轧机中，该拔出型轧机向前拉动管，而约束系统阻挡心轴且将心轴朝向轧机的入口侧而向后拉动，在轧机的入口侧，心轴然后被卸载。与前述类型相比，循环时间较高并因此得到较低的生产能力：每分钟2件。

因此这种技术的局限与生产能力有关，尤其是对于用于例如具有小于或等于7”(177.8mm)直径的小管和中管的轧机。

-约束心轴轧机具有管拔出器(tube extractor)，且在轧制结束时释放，使心轴进入拔出器。

约束心轴轧机在轧制结束时通过约束系统来使心轴停止，管借助于拔出轧机(extracting rolling mill)而被从心轴中拉出，并且然后被约束系统释放，借助于压力辊而向前运动，穿过拔出器并且在下游从拔出器本身中被卸载。相对短的循环时间：每分钟2.5件。

这种类型的解决方案包括借助于压力辊来拖动热的心轴，具有损坏自身表面的风险。

然而，使心轴穿过拔出轧机还需要可被快速和精确地打开和关闭的支架解决方案，同时具有两个相邻辊的边缘不对准并因此纵向地标记管的风险。

此外，纵向型轧机通常特征还在于其他因素，这些其他因素例如：

每支架的辊的数目(通常为2或3)；

在心轴被插入或不被插入的情况下在入口侧上装载或不装载管的可能性，在这种情况下是通过提供被在线地插入的心轴来实现；

在第一支架的上游的管校准支架的存在与否；

在最后的支架的下游的滚圆支架(rounding stand)的存在与否，该滚圆支架在辊和心轴之间滚动。如果心轴在线外地被拉出，则通常这种类型的支架是存在的。

发明概述

因此，本发明的目的是克服所有上述缺点，并且提出轧制方法和适于实施该轧制方法的相关设备，以便克服上述每种类型的轧机的局限，因此以获得具有高生产力的轧机，然而，该轧机的特征在于所生产的高质量标准的管。

根据权利要求1，本发明的目的是一种在连续约束型的纵向多支架轧机中轧制空心体的方法，该轧机包括主轧机(2)和与主轧机成直线且在主轧机下游的拔出轧机(4)，所述主轧机和所述拔出轧机适于与至少一个心轴(5)配合地加工空心体，所述方法包括以下步骤：

-将所述拔出轧机定位在离所述主轧机一段距离处，该距离大于空心体和心轴的最大长度；

-在所述主轧机和所述拔出轧机之间的间距中在所述主轧机的出口处拔出心轴，并且侧向地卸载心轴。

本发明的另外的目的是一种用于实施该方法的轧机。

本发明的具体目的是一种轧制方法和相关的用于空心体的连续约束型的纵向多支架轧机，如在形成本说明书的整体部分的权利要求中所更好地描述的。

附图简述

通过下面的仅以非限制性实例的方式提供的本发明实施方式(及其变型)的详细描述和通过附图，本发明的其他目的和优点将变得明了，附图中：

图1.1、1.2、1.3示出本发明目的的轧机在三个相继的加工步骤期间的布置图；

图2更详细示出图1的入口系统；

图3更详细示出图1的出口系统；

图4.1、4.2、4.3分别示出捕捉设备(catching device)的实施方式的截面图，即侧视截面图、俯视截面图和横截面图。

图中同样的参考数字和字母表示同样的元件或构件。

实施方式的详述

根据本发明的主要方面，纵向多支架轧机主要包括(见图1.1、1.2、1.3)管和心轴的入口系统1、随后的轧机2、轧机2的下游的用于管和心轴的出口系统3以及最后的拔出轧机4，该拔出轧机4设置在离轧机2一段距离处，该距离大于心轴和被加工的管的可能的最大长度。

更确切地，轧机2的最后的支架的轴线和拔出轧机4的第一支架的轴线之间的距离为轧机2和拔出轧机4之间的距离。

因而，当管被从轧机2释放时，管还未与拔出轧机4接合，因此允许管进入拔出轧机内的入口速度独立于从轧机出来的出口速度，且因此可能在线地终止加工管。心轴借助于出口系统3而被从轧机2的出口处拔出，被侧向地卸载且然后线外地被带回至入口，而不中断管的加工。此外，在线外地返回心轴的该步骤期间，通过使用另一个心轴，可开始对下一根管的加工循环。同时，前面的心轴被重新定位在入口系统上，以用于相继的加工，因此与先前一个交换。通常，确切地讲，循环心轴为多于两个，这是因为每个心轴在一次轧制和下一次轧制之间需要被冷却和润滑(这些操作是已知的，且不是本发明的目的)。

本发明目的的轧机的指示性尺寸可以为如下：

入口系统：24m

轧机：8m

出口系统：34m

心轴：24m

空心的输入件：最大10.5m

输出管：最大30m

尺寸以示例方式给出，且用于更好地理解所描述的轧机。显然地，其不应被理解为对轧机的特征限制。

在图1.1、1.2、1.3中，示出三个相继的加工步骤：使心轴5在入口系统1上的步骤(图1.1)；心轴在轧机2中的横越步骤(crossing step)(图1.2)；使心轴在出口系统3上的步骤(图1.3)。在图中，为了简单，未示出管，而示出心轴5(在图2中更详细地示出)，其包括加工头(processinghead)10，加工头10后面有延伸部(extension)11，加工头10和延伸部11被具有较小直径的中间间隔部(intermediate compartment)12间隔开，同时柄脚(tang)13在尾部中。

狭槽12整体地由延伸部11得到，或可选择地，其可被实施在加工头10和延伸部11之间的中间部件上。

在下文，描述了轧机的非限制性的实施方式，这对于理解加工方法也是有用的，该加工方法为本发明的具体目的。

轧机的入口系统

入口系统1设置在轧机的入口处，且包括心轴约束设备，在推荐的实施方式(图2)中，该心轴约束设备包括链条15，该链条15在两端具有两个星形滑轮16、17，且包括至少两个支撑件18(在链条上相等的相互距离处)，该至少两个支撑件18可选择地与心轴的延伸部的柄脚13(图2中的框)接合(在两个相继的轧制操作中)。链条系统是本身已知的，例如诸如在上述的半约束型的轧机中存在的链条系统。

当支撑件本身环绕在被布置成接近轧机入口侧的星形滑轮17上时，这种入口系统允许在固定位置从支撑件自动地释放心轴的柄脚。链条是机动化的，且其速度和位置被控制(为了简单，在图中未示出控制)。一旦柄脚13被释放，链条便在这样的位置中停止，在该位置使得第二支撑件与新的心轴的柄脚对应，该新的心轴借助于已知类型的架空操纵器(aerialmanipulator)(未示出)来装载。为了缩短循环，心轴优选地被装载在轧机的入口处，心轴已被预插入到待被轧制的管中。

实际轧机

轧机2包括被心轴保持器支架(spindle-holder stand)成组地间隔的一系列机动化的轧制支架。管外部的除锈垢系统可设置在第一支架的上游。最后的滚圆支架可存在于下游。轧机的形态为已知的类型，支架的数目和类型不表征本发明的目的。

轧机的出口

出口系统3包括(图3)可被部分地下拉(pull down)的机动化的辊道(roller path)20，该辊道20包括一系列的辊21，以支撑管和心轴。

此外，可移动的捕捉设备6和固定的阻尼停止设备(fixed dampenedstopping device)7被提供且在下面被描述。

机动化的辊道中的可与捕捉设备6接触的每个辊为借助于液压系统或所有本身已知的其他系统来下拉的类型。在下文描述实例。

辊的可被下拉的部分从轧机2的出口开始，且可在捕捉设备6的抵着固定的阻尼停止设备7的终止位置处结束。

直至拔出器4的下一部分可被固定，例如在轧机的出口处具有单一公称尺寸(口径)的系统的情况下。

固定齿条和捕捉设备6的导轨在辊道的旁边，其啮合被安装到捕捉设备的齿轮。在下文描述实例。

根据本发明的轧机为约束型轧机，其中管轧制以所计算的心轴的设定速度进行，其中当管的尾部被从轧机2的最后的支架释放时，管还未与拔出轧机4接合，这是因为拔出器的第一支架在离轧机2的最后的支架一段距离处，该距离大于所生产的管的最大长度。

正如上面描述的，这种条件允许致使拔出器的入口速度独立于轧机的出口速度。

当管离开轧机2的最后的支架时，其被带至心轴速度，其还与拔出器的输入速度以及与轧机和拔出器之间的机动化的辊道20的速度同步。同时，在轧机2的正下游的固定位置中，捕捉设备6被加速，且进入与心轴的速度同步的状态。心轴的位置是已知的，这是因为被置于轧机2的入口侧上的约束设备仍与心轴延伸部的尾端处的柄脚13接合。

在这点上，捕捉设备6与中间间隔部12接合，中间间隔部12布置在靠近于延伸部和心轴的工作部分之间的连接点的延伸部上。

因此，在约束设备和捕捉设备之间发生某种传递，同时心轴运动的控制从第一传送到第二。一旦心轴的延伸部被捕捉，捕捉设备6便继续其形行程，同时从轧机2拉出延伸部且将心轴(工作部分和延伸部)带至轧机和拔出器之间的固定的卸载位置(心轴的总长度小于轧机2和拔出器4之间的距离)。

在该步骤期间，心轴和管同步地行进，即以相同的速度。在阻尼停止设备7的帮助下，捕捉设备6在固定的预定位置中减速。在该步骤中，产生轴向拔出力，该拔出力通过拔出轧机4被施加到管上，同时捕捉设备受到阻尼停止设备的约束。这种解决方案防止了捕捉设备的机动化超过尺寸。

固定的阻尼停止设备吸收捕捉设备和捕捉设备所连接的心轴的动能，且施加为平衡由拔出器施加的拉力而所需的反力。

捕捉设备6大致在固定位置中停止，这是因为其逐渐地与阻尼停止设备7冲击。阻尼停止设备7可主要由例如被适当地布置在捕捉设备的导轨的两侧上的两个液压缸构成。这些缸的特征在于液压制动系统(未示出)。

液压缸的两个活塞头邻近于心轴的位置以相同高度与捕捉设备的结构部分43接合，因此避免了在捕捉设备的车(cart)上发生翻转活动。

一旦拔出轧机4已将管从心轴5拉出，快速的横向卸载设备便在相继的管到达之前侧向地卸载心轴。

参考图4.1、4.2、4.3，捕捉设备6大致为车40，其在横轨44上的轮上运动，横轨的轨道设置在辊道的两侧。在本实施方式中，存在具有阻止翻转功能的六个支撑轮41和四个对应轮42。

在心轴的卸载侧上的轨道(图4.2)在部分46中被中断，以允许一系列的旋转臂45(技术上已知的)穿过，因此允许心轴的横向移除。

具有比一轨道和下一轨道之间的间隔部大的齿距的三个轮41的存在始终允许使两个轮静止在设置有中断部46的侧上。

在该实施方式中，借助于两个马达48使车40机动化，两个马达48连接到两个小齿轮上，借助于减速器49将这两个小齿轮布置在垂直轴线处。

每个小齿轮与两个齿轮51啮合，齿轮51的纵向齿距始终大于心轴卸载侧上的中断了固定的对应齿条(counter-rack)52的间隔部。在相对的侧上的齿条53是连续的。

上述解决方案允许与不连续齿条接合的两个齿轮的自动化机械定相系统，因此，当齿轮滚到中断部46下游的齿条上时，允许再次自动化地找到齿的相位。

钩住设备(hooking device)安装在捕捉设备上，在所示的实例中，其被制成在较低的静止位置和工作位置之间可翻转的铰接式轧刀组(hingedguillotine group)55的形式，其中轧刀56与布置在心轴延伸部中的狭槽12接合。

在本实施方式中，借助于减速器和电动马达，由联动件57来控制轧刀组55。

可选择地，机械系统由固定到地面的凸轮控制，或可使用液压系统。在使用液压系统的情况下，必须供应油或另一种流体，以控制装载在捕捉设备上的轧刀。

所述的解决方案具有优点：一旦轧刀56已被带到工作位置，其便静止在车40的结构的两侧处，因此避免了在从心轴拔出管的步骤期间，使联动件57过载。

所推荐的解决方案使捕捉设备的上侧完全自由，这种关注通常在操作上是所希望的，这是因为其采用跨度起重机(span crane)或另一种提升设备来促进从上方的干涉。

本实施方式包括使用本领域本身已知的旋转臂系统45，用于心轴的横向移除。

旋转臂系统45形成在心轴的卸载侧上，在心轴本身的停止位置和移除位置处，在心轴长度的适当部分(competent section)上。

系统大致提供了围绕枢轴50旋转的臂45，以始终保持板47，该板47以相同的斜度支撑心轴。臂将心轴从底部提升，从下面的较低位置开始，将心轴提升并且横向地输送心轴离开辊道，同时在侧向位置中停止，心轴然后被系统从该侧向位置带走(在图中未示出且未详细描述，因为这本身是已知的)，并且然后被带向入口系统1。旋转臂完成其旋转且被带回至辊道下方的等待位置并摆脱与捕捉设备6的干扰，这可反向地输送以将其自身再次定位在开始点处，以用于下一次轧制循环。

在图4.1和4.3示出了辊道的机动化的辊21的实例。

辊21可采取较低的位置21.1或提升的位置21.2，借助于致动器67而被具有联动件65的下拉系统(pulling down system)62控制，致动器67使辊的臂60旋转。相反，具有相关联的链条66和63的马达64控制辊的旋转。

从本发明申请中得到的优点是明显的。

系统的循环时间允许每分钟3-4件的生产能力。

本发明的优点是，当轧机的速度和拔出器的速度是自由的时，通过直接在线地加工管而不中断化石加热(fossil heating)，拔出器还可起到校准器(或可能的张力减径机)的作用。

在这种情况下，在心轴的卸载位置和拔出轧机之间可插入可行的感应炉。

根据本发明的轧机包括在实际轧制支架的下游处的滚圆支架。这样的支架允许无困难地从心轴拉出管，甚至是在管和心轴在无相对速度下接触数秒时；接触时间大于短管(通常为厚的管)情况下的接触时间。

由于在线地提供拔出，管沿其轴线的温度比通过浮动心轴和/或半约束心轴方法得到的温度均匀得多，这是因为在浮动心轴和/或半约束心轴方法中，心轴被部分地插入管中；因此，管的头部比尾部热得多，这还因为由于通常由链条和轧刀设备致动的线外的拉出而增加了管-心轴接触时间。

所述非限定性实施方式的结构可以变型，而不脱离本发明的保护范围，因此其包括对本领域技术人员来说所有等同的实施方式。

根据上面所示的描述，本领域技术人员能够实现本发明的目的，而不用介绍更多的结构细节。

Claims (9)

1.一种轧制方法，用于在连续约束型的纵向多支架轧机中轧制空心体，所述轧机包括主轧机(2)和拔出轧机(4)，所述拔出轧机(4)与所述主轧机成直线且在所述主轧机的下游，所述主轧机和所述拔出轧机能够与至少一个心轴(5)配合地加工所述空心体，所述方法包括以下步骤：

-将所述拔出轧机定位在离所述主轧机一段距离处，所述距离大于所述空心体和所述心轴的最大长度；

-在所述主轧机和所述拔出轧机之间的间距中在所述主轧机的出口处拔出所述心轴并且侧向地卸载所述心轴。

2.根据权利要求1所述的轧制方法，还包括以下步骤：

-将侧向地卸载的所述心轴(5)线外地带回至所述主轧机(2)的入口；

-在将所述心轴(5)带回至入口的所述步骤期间，通过使用另一个心轴而开始相继的空心体的加工。

3.根据权利要求1所述的轧制方法，其中在所述主轧机的出口处拔出所述心轴并且侧向地卸载所述心轴的所述步骤包括：

-通过使所述空心体和所述心轴在所述主轧机的所述出口处的速度与在所述拔出轧机的入口处的速度同步，来捕捉所述心轴；

-使所述心轴减速，直至所述心轴停止，使得所述心轴与所述空心体分离，所述空心体一旦离开所述主轧机，便进入所述拔出轧机；

-相对于静止位置横向地卸载所述心轴。

4.一种用于空心体的纵向多支架轧机，用于实现前述权利要求中任一项所述的方法，包括：

-主轧机(2)和拔出轧机(4)，所述拔出轧机(4)相对于所述主轧机成直线且在所述主轧机的下游，所述主轧机和所述拔出轧机能够与至少一个心轴(5)配合地加工所述空心体，所述拔出轧机被设置在离所述主轧机一段距离处，所述距离大于所述空心体和所述心轴的最大长度；

-用于在所述主轧机和所述拔出轧机之间的间距中在所述主轧机的出口处拔出所述心轴并且侧向地卸载所述心轴的装置。

5.根据权利要求4所述的纵向轧机，其中用于在所述主轧机的所述出口处拔出所述心轴并且侧向地卸载所述心轴的所述装置包括：

-用于捕捉所述心轴的装置，其通过使所述空心体和所述心轴在所述主轧机的所述出口处的速度与在所述拔出轧机的入口处的速度同步来捕捉所述心轴；

-用于使所述心轴减速直至所述心轴停止的装置，其用于使所述心轴减速直至所述心轴停止，使得所述心轴与所述空心体分离，所述空心体一旦离开所述主轧机，便进入所述拔出轧机；

-用于相对于静止位置横向地卸载所述心轴的装置。

6.根据权利要求5所述的纵向轧机，包括机动化的辊道(20)，所述机动化的辊道(20)能够在所述主轧机和所述拔出轧机之间的间距中被部分地下拉，用于支撑管和所述心轴。

7.根据权利要求6所述的纵向轧机，其中用于捕捉所述心轴的所述装置包括捕捉设备(6)和可翻转的钩住设备(55)，所述捕捉设备(6)包括平行于所述机动化的辊道(20)移动的机动化的车(40)，所述可翻转的钩住设备(55)在所述心轴行进期间捕捉所述心轴且当所述心轴停止时释放所述心轴。

8.根据权利要求7所述的纵向轧机，其中用于使所述心轴减速直至所述心轴停止的所述装置包括阻尼停止设备(7)，以逐渐地停止所述捕捉设备(6)的行进。

9.根据权利要求8所述的纵向轧机，其中用于横向于所述静止位置来卸载所述心轴的所述装置包括旋转臂系统(45)，所述旋转臂系统(45)用于当所述可翻转的钩住设备(55)释放所述心轴时将所述心轴提升至其静止位置中，且用于将所述心轴带至横向的外部位置中。